POTENCIAL USO DE CÂMERA TERMAL ACOPLADA A VANT PARA MONITORAMENTO DE CULTURAS
DOI:
https://doi.org/10.18011/bioeng2018v12n3p286-298Palavras-chave:
câmera termográfica, drones, RPA, estresse hídrico, detecção de patógenoResumo
A máxima produtividade da lavoura é alcançada em condições ideais de cultivo. Em busca do ambiente ideal, se faz necessário o manejo e monitoramento constante da área cultivada, haja vista a possibilidade de ataque de pragas e doenças, além de estresse por falta de água e nutrientes. O monitoramento constante, se feito de forma manual é extremamente oneroso e demorado, além de obtendo informação muitas vezes tardias a respeito de algum problema existente. Estudos mostram que o uso de VANTs acoplado a sensores é uma forma de obter informações e resultados em tempo mais ages que os tradicionais sistemas de manejo e monitoramento agrícola. Diante disto, o objetivo deste trabalho foi fazer uma revisão de literatura acerca do uso de câmera termal acoplada a VANT para monitoramento de cultura agrícola. Os estudos demonstram grande aplicabilidade do uso de câmeras termais acoplada a VANT na agricultura, por possibilitar avaliar desde o estresse hídrico a danos em frutas, além do fato que o uso de VANT possibilita obter informações de grandes áreas em um espaço de tempo menor que o monitoramento tradicional.Downloads
Referências
BALLESTER,C.; JIMÉNEZ-BELLO, M.A.; CASTEL, J.R.; INTRIGLIOLO, D.S. Usefulness of thermography for plant water stress detection in citrus and persimmon trees. Agricultural and Forest Meteorology, v.168: 120-129, 2013. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2012.08.005
BARANOWSKI, P.; MAZUREK, W.; WOZNIAK, J.; MAJEWSKA, U. Detection of early bruises in apples using hyperspectral data and thermal imaging. Journal of Food Engineering, v.110(3): 345-355, 2012.
BELLVERT, J.; ZARCO-TEJADA, J.; GIRONA J.; FERERES, E. Mapping crop water stress index in a 'Pinot-noir' vineyard: comparing ground measurements with thermal remote sensing imagery from an unmanned aerial vehicle. Precision Agriculture, v.15(4): 361-376, 2014. DOI: https://doi.org/10.1007/s11119-013-9334-5
BERDUGO, C. A.; ZITO, R.; PAULUS, S.; MAHLEIN, A.-K. Fusion of sensor data for the detection and differentiation of plant diseases in cucumber. Plant Pathology, v.63: 1344-1356, 2014. DOI: https://doi.org/10.1111/ppa.12219
BULANON, D. M., BURKS, T. F., & ALCHANATIS, V. Study on temporal variation in citrus canopy using thermal imaging for citrus fruit detection. Biosystems Engineering, v.101(2): 161-171, 2008. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2008.08.002
CANDIAGO, S.; REMONDINO, F.; GIGLIO, M.; DUBBINI, M.; GATTELLI, M. Evaluating Multispectral Images and Vegetation Indices for Precision Farming Applications from UAV Images. Remote Sensing, v.7(4): 4026-4047, 2015. DOI: https://doi.org/10.3390/rs70404026
CALDERÓN, R.; MONTES-BORREGO, M.; LANDA, B. B.; NAVAS-CORTÉS, J. A. ; ZARCO-TEJADA, P. J. Detection of downy mildew of opium poppy using high-resolution multi-spectral and thermal imagery acquired with an unmanned aerial vehicle. Precision Agriculture, v.15(6): 639-661, 2014. DOI: https://doi.org/10.1007/s11119-014-9360-y
CALDERÓN, R.; NAVAS-CORTÉS, J.A.; LUCENA, C.; ZARCO-TEJADA, P.J. High-resolution airborne hyperspectral and thermal imagery for early detection of Verticillium wilt of olive using fluorescence, temperature and narrow-band spectral indices. Remote Sensing of Environment, v.139: 231-245, 2013. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rse.2013.07.031
FREEMAN, P. K.; FREELAND, R. S. Agricultural UAVs in the U.S.: potential, policy, and hype. Remote Sensing Applications: Society and Environment, v.2: 35-43, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rsase.2015.10.002
FENG, Q. C.; ZOU, W.; FAN, P. F.; ZHANG, C. F.; WANG, X. Design and test of robotic harvesting system for cherry tomato. International Journal Agricultural and Biological Engineering, v.11(1): 96-100, 2018. DOI: https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20181101.2853
GAGO, J.; DOUTHE, C.; COOPMAN, R.E.; GALLEGO, P.P.; RIBAS-CARBO, M.; FLEXAS, J.; ESCALONA, J.; MEDRANO, H. UAVs challenge to assess water stress for sustainable agriculture. Agricultural Water Management, v.153: 9-19, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agwat.2015.01.020
GAN, H.; LEE, W. S.; ALCHANATIS, V.; ABD-ELRAHMAN, A. An Active Thermography Method for Immature Citrus Fruit Detection. 14th International Conference on Precision Agriculture, 8p. Montreal, Canadá. Jun. 2018.
GHAZOUANI H., CAPODICI F., CIRAOLO G., MALTESE A., RALLO G., PROVENZANO G. Potential of Thermal Images and Simulation Models to Assess Water and Salt Stress: Application to Potato Crop in Central Tunisia. Chemical Engineering Transactions, v.58, 709-714, 2017. DOI: https://doi.org/10.3303/CET1758119
GONZÁLEZ-DUGO, V.; ZARCO-TEJADA, P. J.; NICOLÁS, E.; NORTES, P. A.; ALARCÓN, J. J.; INTRIGLIOLO, D. S.; FERERES, E. Using high resolution UAV thermal imagery to assess the variability in the water status of five fruit tree species within a commercial orchard. Precision Agriculture, v. 14(6): 660-678, 2013. DOI: https://doi.org/10.1007/s11119-013-9322-9
HUSSAIN, A.; PU, H.; SUN, D-W. Innovative nondestructive imaging techniques for ripening and maturity of fruits - A review of recent applications. Trends in Food Science & Technology, v.72: 144-152, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2017.12.010
ISHIMWE, R.; ABUTALEB, K.; AHMED, F. Applications of thermal imaging in agriculture-a review. Advances in Remote Sensing, v.3(3): 128-140, 2014. DOI: https://doi.org/10.4236/ars.2014.33011
IVY. FLIR Infrared Thermal Imaging Cameras. Disponível em: <http://www.ivytools.com/FLIR-Infrared-Thermal-Imaging-Cameras-s/1824.htm>. Acesso em: 29 de agosto de 2018.
JIMÉNEZ-BELLO, M.A.; BALLESTER, C.; CASTEL, J.R.; INTRIGLIOLO, D.S. Development and validation of an automatic thermal imaging process for assessing plant water status. Agricultural Water Management, v.98(10): 1497-1504, 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agwat.2011.05.002
JORGE, L. A. C.; BRANDÃO, Z. N.; INAMASU, R. Y. Insights and recommendations of use of UAV platforms in precision agriculture in Brazil. SPIE Remote Sensing, v.9239: 18p, 2014. DOI: https://doi.org/10.1117/12.2067450
JORGE, L. A. de C.; INAMASU, R. Y. Uso de veículos aéreos não tripulados (VANT) em agricultura de precisão. Embrapa Instrumentação. Disponível em: <https://www.embrapa.br/busca-de-publicacoes/-/publicacao/1003485/uso-de-veiculos-aereos-nao-tripulados-vant-em-agricultura-de-precisao>. Acesso em: 24 out. 2018.
KHANAL, S.; FULTON, J.; SHEARER, S. An overview of current and potential applications of thermal remote sensing in precision agriculture. Computers and Electronics in Agriculture, v.139: 22-32, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compag.2017.05.001
KIM , G.; KIM , G.-H.; PARK, J.; KIM , D.-Y; CHO, B.-K. Application of Infrared Lock-In Thermography for the Quantitative Evaluation of Bruises on Pears. Infrared Physics & Technology, v.63:133-139, 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.infrared.2013.12.015
KUZY, J.; JIANG, Y.; LI, C. Blueberry bruise detection by pulsed thermographic imaging. Postharvest Biology and Technology, v.136: 166-177, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2017.10.011
LEVINE, S.; PASTOR, P.; KRIZHEVSKY, A.; IBARZ, J.; QUILLEN, D. Learning hand-eye coordination for robotic grasping with deep learning and large-scale data collection. The International Journal of Robotics Research, v.37(4): 421-436, 2018. DOI: https://doi.org/10.1177/0278364917710318
LINDEN, V.V.; VEREYCKEN, R.; BRAVO, C.; RAMON , H.; DE BAERDEMAEKER, J. Detection technique for tomato bruise damage by thermal imaging. Acta Horticulturae, v.599: 389-394, 2003.
LINKE, M.; GEYER, M.; BEUCHE, H; HELLEBRAND, H.J. Possibilities and Limits of the Use of Thermography for the Examination of Horticultural Products. Agrartechnische Forschung , v.6: 110-114, 2000.
MAHLEIN, A.K. Plant Disease Detection by Imaging Sensors - Parallels and Specific Demands for Precision Agriculture and Plant Phenotyping. APS Journals, v.100(2): 241-251, 2016. DOI: https://doi.org/10.1094/PDIS-03-15-0340-FE
OFFERMANN, S.; BICANIC, D.; KRAPEZ, J. C.; BALAGEAS, D.; GERKEMA, E.; CHIRTOC, M.; EGEE, M.; KEIJZER, K.; JALINK, H. Infrared transient thermography for noncontact, non-destructive inspection of whole and dissected apples and of cherry tomatoes at different maturity stages. Instrumentation Science and Technology, v.26: 145-155, 1998. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/10739149808002689
OLIVEIRA, S. N.; JÚNIOR, O. A. C.; GOMES, R. A. T.; GUIMARÃES, R. F.; MCMANUS, C. M. Deforestation analysis in protected areas and scenario simulation for structural corridors in the agricultural frontier of Western Bahia, Brazil. Land Use Policy, v.61: 40-52, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2016.10.046
O'SHAUGHNESSY, S.A.; EVETT, S.R.; COLAIZZI, P.D.; HOWELL, T.A. Using radiation thermography and thermometry to evaluate crop water stress in soybean and cotton. Agricultural Water Management, v.98(10): 1523-1535, 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agwat.2011.05.005
POLO, J.; HORNERO, G; DUIJNEVELD, C.; GARCÍA, A.; CASAS,O. Design of a low-cost Wireless Sensor Network with UAV mobile node for agricultural applications. Computers and Electronics in Agriculture, v.119: 19-32, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compag.2015.09.024
ROMANO, G.; ZIA, S.; SPREER, W.; SANCHEZ, C.; CAIRNS, J.; ARAUS J. L.; MÃœLLER, J. Use of thermography for high throughput phenotyping of tropical maize adaptation in water stress. Computers and Electronics in Agriculture, v.79(1): 67-74, 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compag.2011.08.011
PURI, V.; NAYYAR, A., RAJA, L. Agriculture drones: A modern breakthrough in precision agriculture. Journal of Statistics and Management Systems, v.20(4): 507-518, 2017. DOI: https://doi.org/10.1080/09720510.2017.1395171
RBAC-E nº 94/2017. Regulamento Brasileiro de Aviação Civil Especial nº 94/2017 da Agencia Nacional de Aviação Civil. 2017.
REGER, M.; BAUERDICK, J.; BERNHARDT, H. Drohnen in der Landwirtschaft: Aktuelle und zukünftige Rechtslage in Deutschland, der EU, den USA und Japan. Landtechnik, v.73(3): 62-80, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.15150/lt.2018.3183
SALAMÍ, E.; BARRADO, C.; PASTOR, E. UAV Flight Experiments Applied to the Remote Sensing of Vegetated Areas. Remote Sens, v.6(11), 11051-11081, 2014. DOI: https://doi.org/10.3390/rs61111051
SANKARAN, S.; KHOT, L. R.; ESPINOZA, C. Z.; JAROLMASJE, S.; SATHUVALLI, V. S.; VANDEMARK, G. J.; MIKLAS, P. N.; CARTER, A. H.; PUMPHREY, M. O.; KNOWLES, N. R.; PAVEK. M. J. Low-altitude, high-resolution aerial imaging systems for row and field crop phenotyping: A review. European Journal of Agronomy, v.70, 112-123, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.eja.2015.07.004
SANKARAN, S.; MAJA,J. M.; BUCHANON, S.; EHSANI, R. Detecção de Huanglongbing (Citrus Greening) usando técnicas visíveis, Near Infrared e Thermal Imaging. Sensors, v.13(2): 2117-2130, 2013. DOI: https://doi.org/10.3390/s130202117
TORRES-RUA, A.; NIETO, H.; PARRY, C.; ELARAB, M.; COLLATZ, W.; COOPMANS, C.; MCKEE, L.; MCKEE, M.; KUSTAS, W. Inter-comparison of thermal measurements using ground-based sensors, UAV thermal cameras, and eddy covariance radiometers. Proceedings of SPIE v.10664, 12p., 2018. DOI: https://doi.org/10.1117/12.2305832
VISUAL - Soluções Drones Visual. Disponível em: < http://loja.dronevisual.com/>. Acesso em: 27 de agosto de 2018.
XU, J.; LV, Y.; LIU, X. ; DALSON, T.; YANG S.; WU, J. Diagnosing Crop Water Stress of Rice using Infrared Thermal Imager under Water Deficit Condition. International Journal of Agriculture & Biology. v.00(0): 000, 2016. DOI: https://doi.org/10.17957/IJAB/15.0125
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